Hydrodynamic Scaling and Its Breakdown in Randomly-Networked Liquids of Silica and Silicates

Abstract

典型的な無機ガラス形成液体である熔融シリカおよび熔融シリケイトでは、その非常に長い粘性緩和時間ゆえに、粘性係数は、分子動力学(MD)シミュレーションにて算出される有限時間(有限周波数)での小さな値から、レオロジー実験にて測定される長時間(ゼロ周波数)での大きな値へと、数桁にわたる増加を示し、かつその増加は、時間(周波数)の冪乗則で表される。しかし、観測時間が粘性緩和時間に近づくと、冪乗則は破れ、粘性係数は、ゼロ周波数(無限時間)における有限値へと収束する。高温高圧下にある熔融シリカおよび熔融シリケイトのMDシミュレーションから、周波数冪乗則が確認され、さらに、粘性緩和時間が比較的短い場合では、低周波数極限における冪乗則の破れが示唆される。冪乗則の指数(流体力学的指数)およびその破碇周波数は、粘性係数の振舞いを特徴付け、また、熔融シリカおよび熔融シリケイトでは、ランダム・ネットワーク構造により決定される。